சமீபத்தில், ரஷியன் அகாடமி ஆஃப் சயின்ஸின் அப்ளைடு இயற்பியல் நிறுவனம், எக்ஸ்ட்ரீம் லைட் ஸ்டடிக்கான எக்ஸ்செவாட் மையத்தை (XCELS) அறிமுகப்படுத்தியது, இது மிகப்பெரிய அறிவியல் சாதனங்களுக்கான ஆராய்ச்சித் திட்டமாகும்.உயர் சக்தி லேசர்கள். திட்டம் மிகவும் கட்டுமான அடங்கும்உயர் சக்தி லேசர்பெரிய துளை பொட்டாசியம் டியூட்டீரியம் பாஸ்பேட் (DKDP, கெமிக்கல் ஃபார்முலா KD2PO4) படிகங்களில் உள்ள ஆப்டிகல் பாராமெட்ரிக் சிர்ப்ட் பல்ஸ் பெருக்க தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படையில், 600 PW பீக் பவர் பருப்புகளின் மொத்த வெளியீடு எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இந்த வேலை XCELS திட்டம் மற்றும் அதன் லேசர் அமைப்புகள் பற்றிய முக்கியமான விவரங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சி கண்டுபிடிப்புகளை வழங்குகிறது, பயன்பாடுகள் மற்றும் தீவிர ஒளி புல தொடர்புகள் தொடர்பான சாத்தியமான தாக்கங்களை விவரிக்கிறது.
XCELS திட்டம் 2011 இல் உச்ச சக்தியை அடைவதற்கான ஆரம்ப இலக்குடன் முன்மொழியப்பட்டதுலேசர்200 PW இன் துடிப்பு வெளியீடு, இது தற்போது 600 PW ஆக மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது. அதன்லேசர் அமைப்புமூன்று முக்கிய தொழில்நுட்பங்களை நம்பியுள்ளது:
(1) பாரம்பரிய சிர்ப்ட் பல்ஸ் ஆம்ப்லிஃபிகேஷன் (சிர்ப்ட் பல்ஸ் ஆம்ப்லிஃபிகேஷன், ஓபிசிபிஏ) க்குப் பதிலாக ஆப்டிகல் பாராமெட்ரிக் சிர்ப்ட் பல்ஸ் ஆம்ப்லிஃபிகேஷன் (ஓபிசிபிஏ) தொழில்நுட்பம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. CPA) தொழில்நுட்பம்;
(2) DKDP ஐ ஆதாய ஊடகமாகப் பயன்படுத்தி, அல்ட்ரா வைட்பேண்ட் கட்ட பொருத்தம் 910 nm அலைநீளத்திற்கு அருகில் உணரப்படுகிறது;
(3) ஒரு அளவுரு பெருக்கியை பம்ப் செய்ய ஆயிரக்கணக்கான ஜூல்களின் துடிப்பு ஆற்றலுடன் கூடிய பெரிய துளை நியோடைமியம் கண்ணாடி லேசர் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அல்ட்ரா-வைட்பேண்ட் கட்ட பொருத்தம் பல படிகங்களில் பரவலாகக் காணப்படுகிறது மற்றும் OPCPA ஃபெம்டோசெகண்ட் லேசர்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. DKDP படிகங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை நடைமுறையில் காணப்படும் ஒரே பொருள் ஆகும், அவை பத்து சென்டிமீட்டர் துளை வரை வளரக்கூடியவை மற்றும் அதே நேரத்தில் மல்டி-பிடபிள்யூ சக்தியின் பெருக்கத்தை ஆதரிக்கும் ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய ஆப்டிகல் குணங்களைக் கொண்டுள்ளன.லேசர்கள். ND கண்ணாடி லேசரின் இரட்டை அதிர்வெண் ஒளியால் DKDP படிகத்தை உந்தும்போது, பெருக்கப்பட்ட துடிப்பின் கேரியர் அலைநீளம் 910 nm ஆக இருந்தால், அலை திசையன் பொருத்தமின்மையின் டெய்லர் விரிவாக்கத்தின் முதல் மூன்று சொற்கள் 0 ஆகும்.
படம் 1 என்பது XCELS லேசர் அமைப்பின் திட்ட அமைப்பு ஆகும். OPCPA பம்ப் செய்யப்பட்ட லேசரில் செலுத்தப்பட்ட 910 nm (படம் 1 இல் 1.3) மற்றும் 1054 nm நானோ செகண்ட் பருப்புகளின் மைய அலைநீளத்துடன் முன் முனையில் சிர்ப்ட் ஃபெம்டோசெகண்ட் பருப்புகளை உருவாக்கியது (படம் 1 இல் 1.1 மற்றும் 1.2). முன் முனை இந்த பருப்புகளின் ஒத்திசைவு மற்றும் தேவையான ஆற்றல் மற்றும் ஸ்பேடியோடெம்போரல் அளவுருக்களை உறுதி செய்கிறது. ஒரு இடைநிலை OPCPA அதிக ரிப்பீடிஷன் விகிதத்தில் (1 ஹெர்ட்ஸ்) செயல்படுவதால், சிர்ப்ட் துடிப்பை பத்து ஜூல்களாகப் பெருக்குகிறது (படம் 1 இல் 2). துடிப்பானது பூஸ்டர் OPCPA ஆல் மேலும் ஒரு கிலோஜூல் கற்றையாக பெருக்கப்படுகிறது மற்றும் 12 ஒத்த துணை கற்றைகளாக பிரிக்கப்படுகிறது (படம் 1 இல் 4). இறுதி 12 OPCPA இல், 12 சிர்ப்ட் லைட் துடிப்புகள் ஒவ்வொன்றும் கிலோஜூல் நிலைக்கு பெருக்கப்படுகிறது (படம் 1 இல் 5) பின்னர் 12 கம்ப்ரஷன் கிராட்டிங்ஸ் மூலம் சுருக்கப்படுகிறது (படம் 1 இல் 6 இன் GC). ஒலி-ஒப்டிக் நிரல்படுத்தக்கூடிய சிதறல் வடிப்பான் குழு வேகம் சிதறல் மற்றும் உயர் வரிசை சிதறலைத் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்த முன் முனையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதனால் சிறிய சாத்தியமான துடிப்பு அகலத்தைப் பெறலாம். பல்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரம் கிட்டத்தட்ட 12-வது வரிசை சூப்பர்காஸ் வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் அதிகபட்ச மதிப்பின் 1% இல் உள்ள ஸ்பெக்ட்ரல் அலைவரிசையானது 150 nm ஆகும், இது ஃபோரியர் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் வரம்பு துடிப்பு அகலம் 17 fs உடன் ஒத்துள்ளது. முழுமையற்ற சிதறல் இழப்பீடு மற்றும் பாராமெட்ரிக் பெருக்கிகளில் நேரியல் அல்லாத கட்ட இழப்பீட்டின் சிரமம் ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொண்டு, எதிர்பார்க்கப்படும் துடிப்பு அகலம் 20 fs ஆகும்.
XCELS லேசர் இரண்டு 8-சேனல் UFL-2M நியோடைமியம் கிளாஸ் லேசர் அதிர்வெண் இரட்டிப்பு தொகுதிகளை (படம் 1 இல் 3) பயன்படுத்தும், இதில் 13 சேனல்கள் பூஸ்டர் OPCPA மற்றும் 12 இறுதி OPCPA ஆகியவற்றை பம்ப் செய்ய பயன்படுத்தப்படும். மீதமுள்ள மூன்று சேனல்கள் சுயாதீனமான நானோ விநாடி கிலோஜூல் துடிப்பாகப் பயன்படுத்தப்படும்லேசர் ஆதாரங்கள்மற்ற சோதனைகளுக்கு. DKDP படிகங்களின் ஒளியியல் முறிவு வரம்பினால் வரையறுக்கப்பட்ட, உந்தப்பட்ட துடிப்பின் கதிர்வீச்சு தீவிரம் ஒவ்வொரு சேனலுக்கும் 1.5 GW/cm2 ஆக அமைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் கால அளவு 3.5 ns ஆகும்.
XCELS லேசரின் ஒவ்வொரு சேனலும் 50 PW ஆற்றல் கொண்ட பருப்புகளை உற்பத்தி செய்கிறது. மொத்தம் 12 சேனல்கள் 600 PW மொத்த வெளியீட்டு சக்தியை வழங்குகின்றன. பிரதான இலக்கு அறையில், சிறந்த நிலைமைகளின் கீழ் ஒவ்வொரு சேனலின் அதிகபட்ச கவனம் செலுத்தும் தீவிரம் 0.44×1025 W/cm2 ஆகும், F/1 ஃபோகசிங் கூறுகள் கவனம் செலுத்துவதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒவ்வொரு சேனலின் துடிப்பும் பிந்தைய சுருக்க நுட்பத்தின் மூலம் 2.6 fs ஆக சுருக்கப்பட்டால், தொடர்புடைய வெளியீட்டு துடிப்பு சக்தி 2.0×1025 W/cm2 இன் ஒளியின் தீவிரத்துடன் தொடர்புடைய 230 PW ஆக அதிகரிக்கப்படும்.
அதிக ஒளி தீவிரத்தை அடைய, 600 PW வெளியீட்டில், படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 12 சேனல்களில் உள்ள ஒளி துடிப்புகள் தலைகீழ் இருமுனை கதிர்வீச்சின் வடிவவியலில் கவனம் செலுத்தப்படும். ஒவ்வொரு சேனலிலும் துடிப்பு கட்டம் பூட்டப்படாதபோது, ஃபோகஸ் தீவிரம் முடியும் 9×1025 W/cm2 அடையும். ஒவ்வொரு துடிப்பு கட்டமும் பூட்டப்பட்டு ஒத்திசைக்கப்பட்டால், ஒத்திசைவான விளைவான ஒளியின் தீவிரம் 3.2×1026 W/cm2 ஆக அதிகரிக்கப்படும். முக்கிய இலக்கு அறைக்கு கூடுதலாக, XCELS திட்டத்தில் 10 பயனர் ஆய்வகங்கள் உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் சோதனைகளுக்காக ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட கற்றைகளைப் பெறுகின்றன. இந்த மிகவும் வலுவான ஒளி புலத்தைப் பயன்படுத்தி, XCELS திட்டம் நான்கு வகைகளில் சோதனைகளை மேற்கொள்ள திட்டமிட்டுள்ளது: தீவிர லேசர் புலங்களில் குவாண்டம் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸ் செயல்முறைகள்; துகள்களின் உற்பத்தி மற்றும் முடுக்கம்; இரண்டாம் நிலை மின்காந்த கதிர்வீச்சின் தலைமுறை; ஆய்வக வானியற்பியல், அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி செயல்முறைகள் மற்றும் கண்டறியும் ஆராய்ச்சி.
படம் 2 முக்கிய இலக்கு அறையில் வடிவவியலை மையப்படுத்துதல். தெளிவுக்காக, பீம் 6 இன் பரவளைய கண்ணாடி வெளிப்படையானதாக அமைக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு கற்றைகள் 1 மற்றும் 7 ஆகிய இரண்டு சேனல்களை மட்டுமே காட்டுகின்றன.
சோதனை கட்டிடத்தில் உள்ள XCELS லேசர் அமைப்பின் ஒவ்வொரு செயல்பாட்டு பகுதியின் இடஞ்சார்ந்த அமைப்பை படம் 3 காட்டுகிறது. மின்சாரம், வெற்றிட குழாய்கள், நீர் சுத்திகரிப்பு, சுத்திகரிப்பு மற்றும் ஏர் கண்டிஷனிங் ஆகியவை அடித்தளத்தில் அமைந்துள்ளன. மொத்த கட்டுமான பகுதி 24,000 மீ 2 க்கும் அதிகமாக உள்ளது. மொத்த மின் நுகர்வு சுமார் 7.5 மெகாவாட் ஆகும். சோதனைக் கட்டிடம் உள் வெற்று ஒட்டுமொத்த சட்டகம் மற்றும் வெளிப்புறப் பகுதியைக் கொண்டுள்ளது, ஒவ்வொன்றும் இரண்டு துண்டிக்கப்பட்ட அடித்தளங்களில் கட்டப்பட்டுள்ளன. வெற்றிடம் மற்றும் பிற அதிர்வு-தூண்டுதல் அமைப்புகள் அதிர்வு-தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அடித்தளத்தில் நிறுவப்பட்டுள்ளன, இதனால் அடித்தளம் மற்றும் ஆதரவு மூலம் லேசர் அமைப்புக்கு பரவும் இடையூறுகளின் வீச்சு அதிர்வெண் வரம்பில் 10-10 g2/Hz க்கும் குறைவாக குறைக்கப்படுகிறது. 1-200 ஹெர்ட்ஸ் கூடுதலாக, தரை மற்றும் உபகரணங்களின் சறுக்கலை முறையாக கண்காணிக்க லேசர் ஹாலில் ஜியோடெசிக் குறிப்பு குறிப்பான்களின் நெட்வொர்க் அமைக்கப்பட்டுள்ளது.
XCELS திட்டமானது மிக உயர்ந்த உச்ச சக்தி லேசர்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு பெரிய அறிவியல் ஆராய்ச்சி வசதியை உருவாக்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. XCELS லேசர் அமைப்பின் ஒரு சேனல் 1024 W/cm2 ஐ விட பல மடங்கு அதிக கவனம் செலுத்திய ஒளியின் தீவிரத்தை வழங்கலாம், இது பிந்தைய சுருக்க தொழில்நுட்பத்துடன் 1025 W/cm2 ஐ விட அதிகமாக இருக்கும். லேசர் அமைப்பில் உள்ள 12 சேனல்களிலிருந்து இருமுனை-ஃபோகசிங் பருப்புகளால், 1026 W/cm2 க்கு நெருக்கமான தீவிரத்தை பிந்தைய சுருக்க மற்றும் கட்ட பூட்டுதல் இல்லாமல் கூட அடைய முடியும். சேனல்களுக்கு இடையிலான கட்ட ஒத்திசைவு பூட்டப்பட்டால், ஒளி தீவிரம் பல மடங்கு அதிகமாக இருக்கும். இந்த சாதனை முறியடிக்கும் துடிப்பு தீவிரங்கள் மற்றும் பல சேனல் கற்றை அமைப்பைப் பயன்படுத்தி, எதிர்கால XCELS வசதியானது மிக அதிக தீவிரம், சிக்கலான ஒளி புலம் விநியோகம் மற்றும் பல சேனல் லேசர் கற்றைகள் மற்றும் இரண்டாம் நிலை கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்தி இடைவினைகளைக் கண்டறிய முடியும். சூப்பர்-ஸ்ட்ராங் மின்காந்த புல பரிசோதனை இயற்பியல் துறையில் இது ஒரு தனித்துவமான பாத்திரத்தை வகிக்கும்.
இடுகை நேரம்: மார்ச்-26-2024